2024-11-25
倾斜摄影应用于地籍测绘的解决方案
本文介绍了倾斜摄影应用于地籍测绘的解决方案，基于倾斜摄影建立的高精度实景三维模型生产大比例尺线划图，其成果可以广泛服务于发展规划、经济建设、产权登记等诸多领域。
1.项目背景
地籍测量是对地块权属界线的界址点坐标进行精确测定,并把地块及其附着物的位置、面积、权属关系和利用状况等要素准确地绘制在图纸上和记录在专门的表册中的测绘工作。而传统的地籍测量基本都采用人工跑点的作业方式，使用全站仪和RTK进行外业测量，这种作业方式投入成本高、外业工作量大、效率低。随着无人机倾斜摄影技术的快速发展，利用倾斜影像建立的高精度实景三维模型生产大比例尺线划图已经成为了现实。
2.项目概述
项目在福建省内，测区主要由居民住宅楼房和生活区附属设施及少部分旱地构成。一些测区居民住宅楼占据绝大部分，楼层高矮不一，相互间间距较小，且分布较随意；一些测区位于丘陵地带，植被茂盛，且测区落差较大。
▲图1 部分测区概况
3.项目要求
须快速完成16个村庄1：500地形图测绘，并提供满足1∶500精度要求的正射影像及数字三维地面模型。
4.技术路线
▲图2 无人机地籍测绘技术流程图
5.外业作业过程简述
(1)外业作业之前，首先收集测区资料，包括控制点成果、坐标系统和高程基准，已有地形图成果和地名资料等。接着，针对任务进行初步设计，并报送业务主管部门审批，制定无人机航飞方案，并进行空域申请，明确无人机搭载的传感器类型、地面分辨率、飞行高度、架次、重叠度等。
（2）在具备外业影像采集条件后，按照航测设计方案，进行像控点坐标和倾斜影像数据采集工作。
内业数据处理过程
（3）获得无人机倾斜影像、POS数据和像控点坐标后，进行内业数据处理。内业工作主要包括数据预处理、空三加密、生成点云和建立实景三维模型等。
创建工程
（4）在倾斜摄影软件中新建工程，导入影像数据、POS数据以及控制点数据。完成区块创建后，完成像控点刺点，有效的控制点集合包括三个或者三个以上控制点，每个控制点需有两张及以上影像刺点。
（5）测区山高林密，卫星影像中存在遮挡严重的问题，加之外业航拍期间天气不佳，像控点布设不佳，致使内业人员在刺点过程中，发现无法辨认像控点，影响刺点精度。内业人员灵活应变，当即在软件中选取一些清晰特征点，让外业重新打点。
6.空三加密
本次航拍影像数量共计290758张，将数据导入Mirauge3D软件，结合影像外方位元素和地面控制点数据，先根据特征提取算法对影像进行特征提取，并建立连接点、控制点坐标以及 POS 数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程，通过联合平差计算，得到每张像片的外方位元素以及所有加密点的真实坐标。生产区域如图3所示：
▲图3 生产区域
空中三角测量是航空摄影测量的技术核心，决定了模型精度和测图精度。在本项目空三加密过程中，遇到以下一些问题并做了相应处理：
（1）由于像控点刺点时受相片角度限制，会发生平面位置偏差甚至在高程上产生影响，故采用在五个视角中分别选取2张以上影像进行刺点的方法。
（2）对于点位难以辨认的情况，采取先闲置，待大部分控制点完成后，进行控制网平差，再对改点进行点位预测，结合外业所采集的照片进行点位确认，完成最终刺点。
（3）由于影像过于微观，控制面积过小，且测区植被茂密，房子周边种植着大片庄稼，影像弱纹理，造成计算机难以自动匹配出量的连接点，需进行人工干预。
空三加密后，结果如图所示：
▲图4 部分空三结果图
7.实景三维模型构建
设置建模区域范围，并根据电脑性能设置瓦片分块，选择模型输出格式.osgb及纹理贴图，提交生产，获得的实景三维模型。模型内部各个地物纹理清晰，位置坐标准确，模型可进行多角度多尺度浏览和量测。三维模型总观图如下：
▲图5 三维模型总观图
8.DOM生产
根据空中三角测量运算出的影像外方位元素，通过多视影像密集匹配即可获得高密度的地表点云。点云生成后系统还可继续生成DOM，本次作业生成了DOM 作为点云分类的参考影像。
▲图6 某村正射影像
9.DLG线划图
▲图7 部分线划图图示
10.空三精度核检
经检验，像控点空三报告中平面高程误差远远小于5cm，符合地籍图采集精度要求。
▲图8 部分空三报告图
11.项目总结
该项目要求生产16个村庄的高精度三维模型。像控点不明和弱纹理区域等影响模型精度的负面因素都对空三提出了较大的挑战。内业团队及时提出应对策略，调整处理方案，最终高效完成满足1：500精度要求的正射影像及数字三维地面模型成果。
12.模型效果图
文章来源：三维前沿公众号
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